ECOLOGIA DE SISTEMAS
AULA 1
Prof.
aTânia Zaleski
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CONVERSA INICIAL
A ecologia é uma das ciências com grande importância, atualmente, tendo em vista que se preocupa em entender padrões nas relações naturais dos seres vivos, dos seres com o meio, bem como de que maneira as relações humanas interferem neste meio. Os estudos ecológicos podem contribuir para a construção de uma relação sustentável do homem com os recursos naturais.
Os estudos ecológicos demonstram que as relações entre os seres vivos e o ambiente são dinâmicas e a situação de equilíbrio exige ajustes constantes. A compreensão de muitas relações ecológicas não é completa e, à medida que hipóteses são testadas e comprovadas, novos questionamentos surgem. Na busca do maior entendimento dos fenômenos naturais, a ciência da ecologia se especializa e campos derivados são criados.
Com o rápido crescimento das sociedades humanas, a ciência ecológica atravessa reformulações e novos desafios, para compreender como a implantação da tecnologia e as modificações ambientais interagem e modificam os processos naturais. Considerando este contexto, nossas aulas irão abordar conceitos ecológicos tradicionais que permitirão a sua compreensão a respeito dos principais fenômenos que regem a natureza e a sua aplicação nos dias atuais. Tempos marcados por rápidas e profundas alterações nos ambientes naturais.
O termo ecologia é utilizado pela grande maioria das pessoas, porque o tema se tornou amplamente divulgado nos meios de comunicação. A palavra
‘ecologia’ conta com definições utilizadas por políticos, jornalistas, professores, pelo seu vizinho e até adotadas por você. Vamos ver um pouco da origem desta palavra e como ela é mais utilizada pela maioria dos ecólogos. A palavra de origem grega, significa casa ou o ambiente. O zoólogo Ernst Haeckel, no século XIX, em sua obra “Morfologia Geral dos Organismos”, definiu de forma mais abrangente o termo, vejamos:
“(...) Investigação das relações totais dos animais tanto com o seu ambiente orgânico, quanto com seu ambiente inorgânico; incluindo acima de tudo suas relações amigáveis e não-amigáveis com aqueles animais e plantas com os quais vêm direta ou indiretamente entrar em contato (...)” RICKLEFS, 2013 (pg. 2).
Assim, percebemos que a ecologia trata de todas as relações diretas e indiretas dos seres vivos entre si e com o ambiente natural, permitindo sua sobrevivência ou não.
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O termo Ecologia de Sistemas ou Ecossistema foi proposto, posteriormente, pelo britânico, ecólogo Arthur Tansley, em 1935, como sendo a unidade que inclui todas as unidades bióticas de uma dada área e a sua interação com o ambiente físico, permitindo, assim, a troca de energia e a de ciclagem de materiais entre estes componentes.
Em nossa primeira aula, abordaremos como a ecologia se organiza e de que forma os principais fatores ambientais regulam a organização, distribuição e interrelação entre os seres vivos. Em todas as nossas aulas abordaremos quais são as principais consequências das ações humanas nos ambientes naturais.
TEMA 1: NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO DA NATUREZA
A Ecologia pode ser delimitada ou estudada, também, por meio dos seus níveis de organização, iniciando-se no organismo até a biosfera. Cada nível distingue-se pelos processos e estruturas únicas. Veja abaixo as definições de cada um dos níveis hierárquicos, que iremos tratar em nossas aulas. Fique atento que você pode encontrar outros níveis de organização, em outras referências. É importante que você leia e entenda porque diferentes autores organizam-se de forma diferenciada:
Organismo: é a unidade fundamental da ecologia. As unidades biológicas menores são incapazes de ter uma vida separadamente no ambiente, portanto, é considerado o sistema ecológico elementar. Estudos com organismos enfatizam sua fisiologia e comportamento, possibilitando compreender como sobrevivem num determinado ambiente.
Espécie: conjunto de indivíduos com semelhanças morfológica, fisiológica, bioquímica e genética que são capazes de deixar descentes férteis ao se reproduzirem.
População: indivíduos de uma mesma espécie que compartilham de uma mesma área, num dado período de tempo. Os estudos populacionais preocupam-se com os números de indivíduos, com a razão sexual, com as classes de idade e de tamanho.
Comunidade: ou biocenose é o conjunto de várias populações de espécies distintas que habitam uma mesma região, em determinado período de tempo.
Estudos de comunidade procuram entender a diversidade e as abundâncias
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relativas de diferentes espécies que convivem num hábitat, buscando identificar as relações energéticas entre as populações.
Ecossistema: interações entre os componentes bióticos (seres vivos) entre si e com os componentes abióticos (solo, ar, água entre outros). Estudos ecossistêmicos abordam o movimento de energia e matéria e como são influenciados pelos fatores abióticos.
Biosfera: considera os processos globais. Nessa escala são abordados os movimentos do ar, da água, a energia e os elementos químicos em toda a Terra.
A circulação das correntes oceânicas e dos ventos transportam calor e umidade, determinando assim os climas, que por sua vez governam a distribuição e dinâmica dos organismos. Os estudos de biosfera têm assumido uma maior importância por conta das ações antrópicas globais. Assista aos vídeos e veja mais exemplos destas ações humanas no ambiente. Procure identificar, no seu dia a dia, ações humanas locais e que podem ter impactos globais, bem como se você está sendo afetado, de alguma maneira, por impactos causados em locais distantes ao de sua residência.
TEMA 2: ÁGUA E NUTRIENTES
Sabemos que a água é de extrema importância para a nossa sobrevivência e qualidade de vida. É a presença de água na Terra e a sua manutenção na forma líquida que permitiram o aparecimento e a diversificação da vida. Mas quais são as características e propriedades da água que permitem a vida?
A água é predominantemente líquida na Terra e isso se deve aos seus elevados calores latentes de evaporação e fusão, ou seja, é necessária muita energia para trocar o seu estado físico. Esta característica possibilita a manutenção de temperaturas constantes na Terra, em especial perto a grandes massas de água. Para exemplificarmos, considere dois ambientes, a Floresta Amazônica e o deserto do Saara. A temperatura, na Floresta, durante o dia é de, em média, 29ºC reduzindo para 19ºC durante a noite. Enquanto no deserto varia entre 50ºC e -5ºC. A grande massa de água da Bacia Amazônica é capaz de controlar a temperatura (tampão térmico), mesmo em dias muito quentes ou muito frios.
A água tem, ainda, as propriedades de tornar-se menos densa, quando esfria abaixo de temperaturas de 4ºC, possibilitando que o gelo flutue. Em lagos e oceanos, em regiões frias, esta característica possibilita que a vida se
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desenvolva abaixo da camada de gelo superficial. A densidade e a viscosidade da água fornecem suporte à flutuabilidade e possibilitam uma diversidade de adaptações à vida aquática.
A água é um solvente universal, possibilitando que nutrientes sejam dissolvidos e se tornem disponíveis para os seres vivos assimilarem. Associados ao potencial osmótico e à difusão, os nutrientes são absorvidos e transmitidos pelas células. E, ainda, transportam e eliminam as excretam nitrogenadas.
Mesmo que a água constitua a maior parte dos seres vivos e seja o meio no qual a maior parte das reações acontecem, devemos oferecer muito de nossa atenção ao seu entendimento e cuidado, afim de preservamos uma boa qualidade de vida e outros fatores abióticos de fundamental importância. Vamos ver, agora, como a energia recebida do Sol é essencial para a vida na Terra.
TEMA 3: LUZ, ENERGIA E CALOR
Todos sabemos o quanto o Sol é importante depois de dias consecutivos nublados e chuvosos. Mas não é só para a liberação de endorfina (“hormônio da felicidade”) e pela absorção de cálcio, em nossos corpos, que o Sol é responsável. A radiação solar é indispensável para a existência da vida na Terra.
Plantas, algas e algumas bactérias absorvem a luz do Sol e, por meio da fotossíntese, convertem esta energia em alimento. Mas nem toda a radiação que atinge a superfície da Terra pode ser usada desta forma. A porção visível do espectro de radiação eletromagnética adequada para a fotossíntese é chamada de região fotossinteticamente ativa e varia entre cerca de 400 nm (luz violeta) e 700 nm (luz vermelha).
As plantas e organismos fotossintetizantes contém diversos tipos de pigmentos, particularmente clorofila e carotenoides, que absorvem esta luz e capturam sua energia. A clorofila, primordial responsável pela captura de energia, absorve a luz vermelha e violeta e reflete as luzes verde e azul, por isso os vegetais tem a coloração verde (Ricklefs, 2003).
A quantidade de energia produzida pelos organismos autotróficos pode ser determinada pela produtividade primária, definida como o rendimento da conversão da energia solar em substâncias orgânicas. Pode ser subdividida em
produção primária bruta (PPB), mensura a atividade fotossintética total;
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produção primária líquida (PPL), considera somente a matéria orgânica produzida, eliminando o que foi perdido no processo de respiração.
É importante lembrar que os organismos autotróficos realizam a fotossíntese e a respiração. No primeiro processo produzem glicose (energia) e liberam O2, enquanto no segundo, consomem energia e liberam o CO2.
Não deixe de assistir sua videoaula e acompanhar as consequências das ações climáticas globais sobre a produtividade primária e interferência em todo o ecossistema.
Vamos ver, agora, de que forma a temperatura interfere na área de ocorrência dos organismos e as estratégias desenvolvidas pelos diferentes grupos para se ajustarem as diferentes faixas de temperatura.
Os padrões globais na temperatura são estabelecidos pela radiação solar.
O clima no planeta tende a ser frio e seco na direção dos polos (latitudes mais altas) e quente e úmido na direção do equador (menores latitudes). Esta variação global do clima é devido a maior intensidade de luz do Sol no Equador do que nas latitudes mais altas. O Sol aquece mais a atmosfera, os oceanos e a Terra quando se situa diretamente sobre ela (Ricklefs, 2003). A distribuição do calor e das chuvas determina os principais padrões climáticos mundiais.
A associação do clima, topografia e solo, por sua vez, determinam os principais biomas planetários. Ecossistemas que pertencem ao mesmo tipo de bioma, em diferentes partes do mundo, desenvolvem uma estrutura de vegetação e funcionamento semelhantes, bem como produtividade, taxas de ciclagem de nutrientes, entre outros. Assim, a distribuição das espécies limita-se pelas condições físicas do ambiente.
Para que possamos compreender a influência das regiões climáticas do mundo e a sua interação sobre os organismos, é essencial observar e interpretar o seu comportamento e a reação fisiológica, bem como os fenômenos que permitiram a adaptação dos animais em áreas determinadas. A área de ocorrência de cada espécie é determinada por uma faixa de temperatura (intervalo de tolerância ou janela térmica), abaixo ou acima dos limites de temperatura, as funções vitais são comprometidas e os organismos podem morrer. Dentro deste intervalo de tolerância, cada espécie apresenta um valor
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de temperatura para o qual o seu desenvolvimento é máximo. Enquanto as espécies chamadas euritérmicas são capazes de resistir as variações de temperaturas, as espécies estenotérmicas toleram, apenas, pequenas variações na temperatura. As principais adaptações e as características dos animais em relação a produção de calor serão vistas no próximo tema.
TEMA 4: ECTOTERMIA E ENDOTERMIA
Sabemos que a temperatura do nosso corpo não deve ultrapassar os 37ºC e nem ser inferior aos 36ºC, para que o metabolismo seja ótimo. Assim, pequenas variações na temperatura corporal podem ser irreversivelmente prejudiciais. O mesmo efeito pode ser observado em baleias, girafas, cachorros, coelhos e os demais mamíferos, bem como as aves. Os organismos que conseguem, e devem manter a temperatura corporal independentemente da temperatura ambiental, são chamados de homeotérmicos. Por outro lado, os chamados poiquilotérmicos, não conseguem manter a temperatura corporal constante e está varia com o ambiente, que é o caso dos invertebrados, peixes, anfíbios e repteis. Ambos os grupos apresentam adaptações comportamentais e corporais que possibilitam-nos resistir aos limites de temperaturas. Os animais podem ter diferentes tipos de revestimento e tamanhos de extremidades corporais (quantidade de gordura subcutânea, tamanho e densidade de pelos ou penas, tamanho das orelhas e focinho, no caso de homeotermos, revestimentos de escamas, muco em caso de poiquilotérmicos), ou ainda, podem hibernar, estivar ou migrar em condições extremas.
NA PRÁTICA
Para ilustrar, em parte, os conceitos vistos nesta aula, vamos entender quais são as consequências ocorridas nos diferentes níveis de organização dos organismos, ocorridas por uma alteração humana: A elevação nos níveis de CO2. O gás carbônico é um importante gás presente na atmosfera, encontrado em pequenas concentrações, menos de 0,03% do ar atmosférico. No entanto, a sua elevação vem causando importantes consequências no ambiente marinho, alterando desde a produtividade primária, as fases iniciais de vida de invertebrados, até os processos de calcificação e regulação iônica em invertebrados e vertebrados.
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SÍNTESE
Nesta primeira aula, entramos em contato com as principais definições ecológicas, vimos como os ecólogos organizam a natureza de forma a facilitar as investigações, seu entendimento e didática. Em seguida, identificamos os principais fatores abióticos que possibilitam a vida na Terra. Acompanhe as aulas e veja mais exemplos sobre os assuntos aqui abordados.
REFERÊNCIAS
BEGON, M.; TOWSNEND, C. R.; HARPER, J. L. Ecologia: de indivíduos a ecossistemas. 4. ed. Porto Alegre: Artmed, 2007.
ODUM, E.P. & BARRETT, G. W. Fundamentos de Ecologia. 5. ed. São Paulo:
Thomson. Learning, 2007.
RICKLEFS, R.E. A economia da natureza. 5. ed. Rio de Janeiro, Guanabara Koogan, 2003. 503p.
